專利名稱：沖擊能標定試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用直接傳導到檢測器的方法測量固體中的振動，采用應力波法微機系統測試整機主性能參數時，進行沖擊能量標定的試驗裝置。
用“應力波法”測試鑿巖機性能，最先被世界著名礦業公司——瑞典阿特拉斯公司(Atlas copco)建于斯德哥爾摩的鑿巖試驗中心(Atlas copco MCT AB)所應用，該公司的試驗研究水平基本上代表了該行業目前的國際水平(摘自出國考察報告煤科院北京建井研究所 王維華 郭孝先 成福康 張子良等)。但其沖擊能標定采用的是機械限位碰撞脫勾釋放落錘，此機構必然存在限位調節不便，提升撞碰噪聲以及落錘振動或微擺動尚未消除就立即釋放落錘的缺點，影響測試精度的提高。
我國少數單位也曾進行了“落錘自動化”的試驗研究。類似于瑞典阿特拉斯公司機械碰撞釋放落錘的裝置已獲得成功，但存在的問題基本類同，個別單位試驗過“電動落錘”。但因電磁干擾無法解決而未成功。目前國內多仍用人工手持落錘進行標定，由操作者將落錘舉至兩米高的標定位置，按自由落體要求手持釋放。連打五次至二十五次，此方法不僅勞動強度大、測試速度慢，而且因手持放錘的瞬間不易掌握，打擊點又不穩定，重復精度低。
本實用新型的目的在于針對以往該技術存在的問題，提供一種先進易行，便于在距模擬工況實驗室遠距離的中心微機室進行控制操作，自動化程度高，標定速度快，重復精度高，減少勞動強度及抗電磁干擾的試驗裝置。
本實用新型沖擊能標定試驗裝置，是通過以下具體措施來實現的1、標定高度限位所采用的光電跟蹤裝置，是在5.5米高的落錘標定機架36上，按確定的高度值與導向機構相對應，上下分別設置兩組光電跟蹤器41、42，自動跟蹤上升或下降運動中安裝在電動機械爪34上的光電靶3，光電跟蹤器41、42，的信號輸出線與控制電路中延時繼電器接口輸入端相連接，將光信號轉變為電信號，驅動升降動作開關，來完成高度的自動限位。
2、電動機械爪34其電動力部份采用環狀電磁鐵配以與懸鐵接近處局部強磁場的異形電磁感應線圈10組成；異形電磁感應線圈10是在靠近懸鐵的上端采用多股多匝漆包線緊密疊繞，形成大外徑臺階的環狀線圈來提高對懸鐵的吸合力；其內孔套固在線圈內骨架6小外徑上，大徑端面與線圈內骨架6的外園臺階面貼平粘牢，線圈外骨架8套于小徑線圈外并粘牢，線圈小徑處匝數較少，用以減輕對下部的電磁干擾，線圈內骨架6為臺階狀園環，大徑端在上與懸鐵對應，并通過螺釘17與蓋16相連接，傳動芯軸12同軸線安裝在其內孔中，下端與爪體9相聯。
3、環狀電磁鐵由線圈內骨架6、線圈外骨架8、懸鐵內環7和懸鐵外環5組成，其材料采用磁通量在每奧斯特二萬高斯以上的高磁飽和軟磁金屬，目的在于減少通電后的磁滯現象，增大電磁能量轉換率，使機構在低電壓下動作靈敏、可靠。
4、傳動芯軸12由非導磁材料制成，防止了磁場下傳外漏，并使機構動作可靠；上端為園錐體，用于把傳動芯軸的軸向運動轉化為對卡爪29上支臂的徑向運動，中部有臺階，懸鐵外環5通過螺釘固定其上，其上部為導向園柱管，心部沿軸向有導向線孔，穿入垂直導向鋼絲進行運動導向。
5、爪體9與異形電磁感應線圈10同軸線上下疊裝，通過螺釘與線圈內骨架6相連，其內沿徑向對稱設置卡爪29，卡爪為一杠桿，上支臂裝有微型滾輪27與傳動芯軸12下端園錐面接觸，下支臂為內鉤狀，上支力臂小于下支力臂。
通電時，吸合懸鐵帶動傳動芯軸12下行，錐面推動卡爪29上臂沿徑向小行程外移，則下臂大行程向心抱合，卡入釬桿落錘32的園槽內，實現“抓錘動作”，提升到位后，光電控制使落錘停止運動，電路自動翻轉為延時狀態，經延時器延時，待落錘微擺動消除后自動斷電，線圈磁場消失，復位彈簧11推動懸鐵及傳動芯軸上行，卡爪29由沿徑向安裝的雙塔形壓縮彈簧25推動其上分支臂，打開卡爪完成“放錘動作”。
6、固定在傳動芯軸12上的懸鐵為組合浮動式懸鐵，由懸鐵內環7和外環5組成，懸鐵內環套于懸鐵外環中，有臺階相互配合與限制，內環臺階上下留有一定間隙，可在此范圍內上下浮動，用于自動消除傳動芯軸與懸鐵外環向下吸合運動中的微傾斜使其吸合牢固。
7、釬桿落錘32上端為園柱體，可與爪體9下端內孔相配，其上有環槽，用于卡爪29的抓持，釬桿落錘32為配重可調換機構，配重體31是多種重量規格的園環，由錐端緊固螺釘30固定其上。
8、針對電磁感應對應力波測試系統的干擾，全電路采用了精密穩壓和經多級濾波后，波紋系數很小，18伏－36伏的低壓直流電源，降低了電源的磁場對外幅射能量，為使落錘定標時將電磁干擾控制在最小限度，采用了“斷電放錘”，當落錘與設置在機架36下面的模擬吸能裝置38撞擊時，其應力傳感器39測得的標準勢能電信號已不受電動機械爪動力電源及其它相關外電場的電磁干擾。
9、在電動機械爪34的外部，整體安裝非導磁材料的金屬屏蔽罩4進行抗電磁干擾屏蔽，屏蔽罩4采用非磁性金屬材料制成，并將屏蔽罩4作為電磁感應線圈10的電源負極安裝負電極夾23，與整個自動控制電路的屏蔽裝置相連接地。
沖擊能標定與以往技術相比有如下優點1、沖擊能標定試驗裝置的使用，由于標定重復精度的提高，從而使得應力波法微機測試系統的測試精度有了明顯的提高。按國際標準ISO2787－1984中的規定，測試系統閉合精度應為≤±10％，而本系統大量實測為≤±1％。
2、標定采樣點多，按上述國際標準規定“至少有10個點”，而本裝置的采樣點≥200個點，標定速度快，完成一次應力波采集僅需3.95毫秒的時間。
3、自動化程度高，減少了測試現場的工作人數，并大大降低了操作者的勞動強度。
4、結構緊湊、體積小，電動機械爪的抓持、釋放動作靈活準確，特別是延時斷電放錘，使釋放瞬間落錘平穩、自由落體運動標準，避免了人為操作誤差，提高了標定重復精度，延時調整范圍大，
可從幾秒至120秒，任意調節，操作方便。
5、結構合理、實用、可靠、電磁場外漏少、抗電磁干擾。
6、標定高度采用光電限位，不僅提高了自動化程度，而且克服了以往裝置限位調節不便，存在碰撞噪聲等缺點。
沖擊能標定試驗裝置，使原有的沖擊能標定技術有了進一步地發展提高，本實用新型可以取代已有裝置，在鑿巖機行業和沖擊類行業中具有較大推廣前景。


圖1為沖擊能標定試驗裝置 結構圖圖2為沖擊能標定試驗裝置 系統圖其中1－光靶固定螺釘2－連接板3－光電靶4－屏蔽罩5－懸鐵外環6－線圈內骨架7－懸鐵內環8－線圈外骨架9－爪體10－異形電磁感應線圈11－芯軸復位彈簧12－傳動芯軸13－起吊滑輪14－滑輪軸15－滑輪架16－蓋17－螺釘18－螺釘19－懸鐵隔環20－屏蔽線21－正電極夾22－絕緣墊23－負電極夾24－彈簧堵頭
25－雙塔形彈簧26－卡爪轉軸27－微型滾輪28－滾輪軸29－卡爪30－錐端緊固螺釘31－可換配重環32－釬桿落錘33－導向提升機構34－電動機械爪35－落錘36－標定機架37－內燃鑿巖機38－模擬吸能裝置39－應力傳感器40－地下潛井41－上光電跟蹤器42－下光電跟蹤器43－自控電柜44－導向線孔實施例本實用新型沖擊能標定試驗裝置是按圖1所示的結構進行實施的該裝置的電動機械爪采用園柱形，最大外徑為φ110毫米，沿軸心線加工有φ4毫米通孔貫穿于傳動芯軸12和釬桿落錘32，作為導向線孔44上段由蓋16上安裝一對起吊滑輪13進行起吊提升，用螺釘17將蓋與線圈內骨架6相連。中段為機械爪的電動力部份，異形電磁感應線圈10浸固后粘牢在其內。外骨架上，傳動芯軸12通過連接板2與浮動式懸鐵連接，安裝于線圈內骨架6之內孔中，并靠復位彈簧11施加回程推力，浮動懸鐵內環7與外環5安裝時的軸向間隙為1－2毫米。下段爪體9由螺釘同軸線固定在線圈內骨架6上，其內沿徑向銑4毫米寬的槽，作為卡爪29的安裝活動空間，卡爪在傳動芯軸12下行時實現對釬桿落錘32的抓持；傳動芯軸12上行時，卡爪在雙塔形壓縮彈簧的推動下開爪放錘。
此機構被安裝使用于圖2所示的沖擊能落錘標定系統中，在測試鑿巖機沖擊能主參數前，首先必須用沖擊能標定試驗裝置，對整個微機測試系統進行“沖擊能定標”，才能“對比”測出鑿巖機沖擊能的準確值。
標定時，先由導向提升機構33帶動電動機械爪34抓持釬桿落錘35，經上下光電跟蹤器41、42，按指定標高限位，將電信號輸至自控電柜43，依其程序自動進行抓持、提升、標定高度停留、延時斷電釋放落錘，下降至下方光電跟蹤器42限位后，再次抓持釬桿落錘35，連續進行下一次標定。
釬桿落錘32在指定高度釋放后，按自由落體下落撞擊模擬吸能裝置38，經應力傳感器39把獲得的沖擊微應變轉化為電信號輸給微機電測系統，進行A／D轉換，將模擬量轉換為數字量，完成能量值的計算和數據存儲，作為該次測試的標定值。
權利要求1.應用直接傳導到檢測器的方法測量固體中的振動，進行沖擊能量標定用試驗裝置，由標定高度限位機構，抓持機構26，釬桿落錘32，控制電路、導向提升機構33組成，其特征在于①標定高度限位采用在標定機架36上方和下方分別設置垂直于導向線的自動光電跟蹤器41、42，由安裝在電動機械爪34上的環狀光靶3反射形成電信號。光電跟蹤器41、42的信號輸出線與控制柜43中的延時繼電器接口輸入端相連；②電動力部份采用環狀電磁鐵配以與懸鐵接近處局部強磁場的異形電磁感應線圈10，通過傳動芯軸12與構成抓持機構的爪體9同軸上下疊裝組成電動機械爪；爪體9內對稱于軸線設置卡爪29，卡爪為一杠桿，其上臂支點與傳動芯軸12下端錐面接觸，在上臂分支沿爪體9徑向設雙塔形壓縮彈簧25施加回程推力；③控制電路采用18-36伏全線路低壓直流電源與異形電磁感應線圈10相連；采用非導磁材料的金屬屏蔽罩4，將電動機械爪整體蒙蓋，其上設電極作為異形電磁感應線圈10的電源負極引出端，并與整個自動控制電路的屏蔽裝置相連接地。
2.依據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于電動力部份采用環狀電磁鐵由線圈內骨架6，線圈外骨架8，懸鐵內環5和懸鐵外環7組成，其材料為磁通量在每奧斯特二萬高斯以上的高磁飽和軟磁金屬。
3.依據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于傳動芯軸12同軸線安裝在線圈內骨架6中，傳動芯軸12由非導磁材料制成，其下端為園錐體，錐面與卡爪29上臂微型滾輪27接觸。傳動芯軸12中部有臺階，用于固定懸鐵，上部為導向園柱管，心部沿軸向設導向線孔44。
4.依據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于所用局部強磁場的異形電磁感應線圈10是在靠近懸鐵端多股、多匝緊密疊繞，形成上端外徑大，下端外徑小的臺階線圈，小徑端由線圈外骨架8套于其上，并作為線圈電源的引入電極。
5.依據權利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于懸鐵采用浮動式與傳動芯軸12相聯。所用浮動懸鐵由內環5和外環7組成，懸鐵外環7固定在傳動芯軸12中部臺階上，內環套于外環中，通過內設臺階相互銜接，內環沿軸向有一定間隙，在外環限定范圍內上下浮動。
專利摘要應用直接傳導到檢測器的方法測量固體中的振動，主要用于應力波法測試鑿巖機的主性能參數時，沖擊能量標定試驗裝置。由光電跟蹤高度限位，抗干擾電動機械爪，配重可調落錘、低壓自控電柜以及導向提升機構組成。該試驗裝置解決了以往鑿巖機及其它沖擊類機具模擬工況試驗中，利用重力勢能標定沖擊能裝置自動化程度低、測試速度慢、勞動強度大、工作可靠性差，并且存在有多種干擾的問題。
文檔編號G01H11/00GK2067403SQ9020761
公開日1990年12月12日 申請日期1990年5月24日 優先權日1990年5月24日
發明者蔣家鴻, 莫普, 游葵 申請人:蔣家鴻, 莫普, 游葵